紧凑型伺服力矩精确传动单元制造技术

本实用新型专利技术涉及一种运用于转动副的动力部件，具体涉及一种具有运动输出末端位置检测，大力矩、大惯量输出，有刹车功能的高精度、紧凑型伺服力矩驱动单元。紧凑型伺服力矩精确传动单元，包括减速器和电机，其特征是，设有运动输出传递杆(2)、第一角度传感器（15），运动输出传递杆(2)安装在运动输出法兰上(3)，运动输出传递杆(2)穿过减速器空心输入轴(17)延伸到减速器空心输入轴(17)外端；第一角度传感器(15)安装在运动输出传递杆(2)端部。本实用新型专利技术能实现大力矩、大惯量、精确传动、带刹车功能、紧凑型的力矩输出单元。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种运用于转动副的动力部件，具体涉及一种具有运动输出末端位置检测，大力矩、大惯量输出，有刹车功能的高精度、紧凑型伺服力矩驱动单元，下面简称伺服力矩传动单元。
技术介绍
运动副大多由移动副和转动副组成，机器人、多轴数控机床、测量装置等高精密设备中的转动副，其运动的模式一般是：1）控制电机直接驱动；2）控制电机驱动减速器运动。控制电机直接驱动，具有精度高、速度快的优点，但其输出力矩和转动惯量偏小。控制电机驱动减速器运动虽然输出力矩较大，存在如下不足：第一，减速器的制造误差、传动元件之间的弹性变形造成运动输出精度受限。第二，为改善运动输出精度，一般在减速器的输出端安装角度传感器，但这样做，产生不利的影响有：在减速器的输出端安装角度传感器，在结构上不便实现，增加了结构尺寸，且在某些空间受限的场合，甚至无法安装。第三，控制电机安装减速器结构，其整体尺寸偏大，零件数目多：（1）除减速器的轴承外，还需要电机的2个轴承；而创新设计的紧凑型伺服力矩精确传动单元可以减少电机所安装的轴承。（2）创新设计的紧凑型伺服力矩精确传动单元相比于控制电机安装减速器上的结构，其连接、密封等均得到优化和简化，进一步减少了零件数目，结构更加紧凑。4）利用隔热材料，降低电机定子在工作过程中产生的热量传递至高精密的减速器，以防止高精密的减速器受热而产生零件之间的间隙变化，避免造成不利影响。现代高端数控装备，需要在高精度、性价比、结构紧凑等方面有较好的综合指标，为此需要创新设计以实现。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种紧凑型伺服力矩精确传动单元，能实现大力矩、大惯量、精确传动、带刹车功能、紧凑型的力矩输出单元。本技术的目的是通过以下技术方案实现的，紧凑型伺服力矩精确传动单元，包括减速器和电机，其特征是，设有运动输出传递杆、第一角度传感器，运动输出传递杆安装在运动输出法兰上，运动输出传递杆穿过减速器空心输入轴延伸到减速器空心输入轴外端；第一角度传感器安装在运动输出传递杆端部。优选的，设有带肩的隔板，隔板分别和电机外壳、电机后盖通过螺栓连接，其带肩的结构起定位作用；垫片空套在运动输出传递杆上，并通过螺栓和带肩的隔板连接；第一角度传感器安装在运动输出传递杆上，并通过螺栓和垫片连接；螺母对第一角度传感器起轴向固定作用；电机转子为磁性材料，电机转子直接粘贴在减速器输入轴的台阶轴上；刹车元件装在减速器输入轴的台阶轴上，并通过螺栓固定在隔板上。优选的，电机转子通过安装在减速器输入轴的台阶轴上，通过键或摩擦力传递圆周运动，锁紧螺母或弹簧卡对电机转子起轴向固定；第一角度传感器安装在运动输出传递杆的台阶轴上，并置于电机转子的内部空腔，并通过螺栓和电机后盖连接。优选的，第一角度传感器安装在运动输出传递杆的台阶轴上，并置于电机转子的内部空腔，第一角度传感器通过螺栓和传感器外端固定杆连接；转子连接件安装在电机转子上，通过其肩实现在电机转子的轴向定位，转子连接件通过键实现和电机转子的周向定位，带肩螺母和电机转子通过螺纹连接，并对转子连接件起轴向固定作用；传感器外端固定杆通过转子连接件的内孔延伸至电机后盖，并通过传感器固定螺母将电机后盖、传感器外端固定杆连接在一起；刹车元件安装在转子连接件上，并通过螺栓和电机后盖固定。优选的，设有第二角度传感器，第二角度传感器安装在减速器输入轴的台阶轴上，并通过螺栓固定在隔板上。优选的，设有第二角度传感器，第二角度传感器安装在转子连接件的台阶轴上，并通过螺栓和电机后盖连接。优选的，电机转子和电机定子或电机外壳之间安装轴承。优选的，电机定子和电机外壳为一体，并通过其螺栓孔中的螺栓和减速器壳体连接。优选的，电机法兰和减速器后法兰之间有隔热材料隔开；电机壳体和电机后盖之间有隔热材料隔开。优选的，减速器壳体上有减速器前法兰和减速器后法兰，减速器前法兰上有减速器前法兰孔和螺栓孔，减速器后法兰上的缺口正对减速器前法兰孔，电机法兰和减速器后法兰通过止口配合，两者的缺口对缺口，螺栓孔对螺栓孔，通过螺栓连接。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：第一，设计一运动输出传递杆，将末端运动状态传递至伺服电机的转子内部空腔，并在运动输出传递杆安装角度传感器，传感器将检测到的精准的运动输出位置信号传递到驱动器，由驱动器驱动电机转子的运动，从而实现运动输出末端的精确控制。这样，可以避免减速器的制造误差、传动元件的弹性变形对运动精度的影响。第二，通过减速器和伺服电机有机整合，减少零件数目，减小轴向长度，结构更加紧凑。第三，对不同直径的电机转子空腔、不同的运行精度要求，设计了多种技术方案，以确保技术的可行性。第四，利用隔热材料，降低电机定子工作时热量传递至前端的减速器，以防止高精度减速器的零部件产生受热变形，从而不利于工作。附图说明图1是本技术紧凑型伺服力矩精确传动单元的第一种实施方式的结构示意图；图2是本技术紧凑型伺服力矩精确传动单元的第二种实施方式的结构示意图；图3是本技术紧凑型伺服力矩精确传动单元的第三种实施方式的结构示意图；图4是本技术紧凑型伺服力矩精确传动单元的第四种实施方式的结构示意图；图5是本技术紧凑型伺服力矩精确传动单元的第五种实施方式的结构示意图；图中：密封圈1 ，运动输出传递杆2，运动输出法兰上3，减速器壳体4，减速器前法兰孔5，法兰缺口6， 隔热材料7，电机定子8，电机外壳9，隔板10，电机后盖11，刹车元件12，垫片13，螺母14，第一角度传感器15，电机转子16，减速器输入轴17，电机法兰18，减速器后法兰19，减速器前法兰20，带肩螺母30，锁紧螺母31， 转子连接件32，传感器固定螺母33，传感器外端固定杆34，第二角度传感器51。具体实施方式本技术紧凑型伺服力矩精确传动单元的方案描述一、角度传感器的布置（1）单角度传感器及其布置单角度传感器是安装在运动输出传递杆2的台阶轴上，以便精准测量运动输出的位置信号。如电子转子16的内腔比较大，角度传感器可以放置在电子转子16的内腔以便减小轴向长度；反之，则安装在电子转子16外侧。（2）双角度传感器及其布置双角度传感器的设置，第1角度传感器15安装在运动输出传递杆2的台阶轴上，第二角度传感器51安装在电机的转子16上。这样，2个角度传感器可以构成闭环的测试电路，精度得到进一步的提升。二、减小刹车和角度传感器的安装轴径的方法安装刹车和角度传感器的轴径愈大，其刹车和角度传感器的成本愈高，且径向尺寸愈大，为此特设计了相应的结构：转子连接件32安装在电机转子16上，通过其肩实现在电机转子16的轴向定位，转子连接件32通过键实现和电机转子16的周向定位，带肩螺母30和电机转子16通过螺纹连接，并对转子连接件32其轴向固定作用；传感器外端固定杆34通过转子连接件32的内孔延伸至电机后盖11，并通过传感器固定螺母33将电机后盖11、传感器外端固定杆34连接在一起；刹车元件12安装在转子连接件32上，并通过螺栓和电机后盖11固定。三、隔热材料的设置由于本技术所采用的减速器为高精密等级，减速器零件的精度高、之间的间隙小，如受到电机发热的影响，将改变减速器零件之间合理的间隙，造成不利影响，为此，在减速器的壳体和电机转子之间、减速器后盖和电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
紧凑型伺服力矩精确传动单元，包括减速器和电机，其特征是，设有运动输出传递杆(2)、第一角度传感器（15），运动输出传递杆(2)安装在运动输出法兰上(3)，运动输出传递杆(2)穿过减速器空心输入轴(17)延伸到减速器空心输入轴(17)外端；第一角度传感器(15)安装在运动输出传递杆(2)端部。

【技术特征摘要】
1.紧凑型伺服力矩精确传动单元，包括减速器和电机，其特征是，设有运动输出传递杆(2)、第一角度传感器（15），运动输出传递杆(2)安装在运动输出法兰上(3)，运动输出传递杆(2)穿过减速器空心输入轴(17)延伸到减速器空心输入轴(17)外端；第一角度传感器(15)安装在运动输出传递杆(2)端部。2.根据权利要求1所述的紧凑型伺服力矩精确传动单元，其特征是，设有带肩的隔板(10)，隔板（10）分别和电机外壳(9)、电机后盖(11)通过螺栓连接，其带肩的结构起定位作用；垫片(13)空套在运动输出传递杆(2)上，并通过螺栓和带肩的隔板(10)连接；第一角度传感器(15)安装在运动输出传递杆(2)上，并通过螺栓和垫片(13)连接；螺母(14)对第一角度传感器(15)起轴向固定作用；电机转子（16）为磁性材料，电机转子（16）直接粘贴在减速器输入轴(17)的台阶轴上；刹车元件（12）装在减速器输入轴(17)的台阶轴上，并通过螺栓固定在隔板（10）上。3.根据权利要求1所述的紧凑型伺服力矩精确传动单元，其特征是，电机转子（16）通过安装在减速器输入轴(17)的台阶轴上，通过键或摩擦力传递圆周运动，锁紧螺母（31）或弹簧卡对电机转子（16）起轴向固定；第一角度传感器（15）安装在运动输出传递杆(2)的台阶轴上，并置于电机转子（16）的内部空腔，并通过螺栓和电机后盖(11)连接。4.根据权利要求1所述的伺服力矩精确传动单元，其特征是，第一角度传感器（15）安装在运动输出传递杆（2）的台阶轴上，并置于电机转子（16）的内部空腔，第一角度传感器（15）通过螺栓和传感器外端固定杆(34)连接；转子连接件（32）安装在电机转子（16）上，通过其肩实现在电机转子（16）的轴向定位，转子连接件（32）通过键实现和电机转子（16）的周向定位...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜铭，王心成，姜欣悦，乔小萍，乔玉兰，
申请(专利权)人：姜铭，
类型：新型
国别省市：江苏;32